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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025015224
(43)【公開日】2025-01-30
(54)【発明の名称】研磨された半導体材料の製造方法および半導体装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20250123BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 621D
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023118492
(22)【出願日】2023-07-20
(71)【出願人】
【識別番号】504174135
【氏名又は名称】国立大学法人九州工業大学
(74)【代理人】
【識別番号】100197642
【弁理士】
【氏名又は名称】南瀬 透
(74)【代理人】
【識別番号】100219483
【弁理士】
【氏名又は名称】宇野 智也
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 恵友
(72)【発明者】
【氏名】滝谷 翔
(72)【発明者】
【氏名】馬場 昭好
(72)【発明者】
【氏名】西澤 秀明
【テーマコード（参考）】
5F057
【Ｆターム（参考）】
5F057AA14
5F057AA28
5F057BA11
5F057BB06
5F057BB09
5F057CA11
5F057DA03
5F057DA33
5F057EA01
5F057EA07
5F057EA22
5F057EA31
(57)【要約】
【課題】難加工材であるＳｉＣ、ダイヤモンドまたはＧａＮを高い研磨レートで研磨することができ、生産性に優れた、研磨されたＳｉＣ材料、ダイヤモンド材料またはＧａＮ材料の製造方法を提供する。
【解決手段】イオンビーム５０を照射することによって、ＳｉＣ、ダイヤモンドまたはＧａＮである半導体材料１０の表面１０Ｓまたは内部に形成された脆化層２０を、スラリー存在下で研磨して、脆化層２０を除去する研磨工程を有する、薄膜基板１００（研磨された半導体材料）の製造方法。
【選択図】 図４
【解決手段】イオンビーム５０を照射することによって、ＳｉＣ、ダイヤモンドまたはＧａＮである半導体材料１０の表面１０Ｓまたは内部に形成された脆化層２０を、スラリー存在下で研磨して、脆化層２０を除去する研磨工程を有する、薄膜基板１００（研磨された半導体材料）の製造方法。
【選択図】 図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
イオンビームを照射することによって、ＳｉＣ、ダイヤモンドまたはＧａＮである半導体材料の表面または内部に形成された脆化層を、スラリー存在下で研磨して、前記脆化層を除去する研磨工程を有する、研磨された半導体材料の製造方法。
【請求項2】
前記研磨工程で用いられるスラリーが、研磨砥粒を含み、酸化剤の含有量が１質量％以下である、請求項１に記載の半導体材料の製造方法。
【請求項3】
前記研磨砥粒が、シリカである、請求項１または２に記載の半導体材料の製造方法。
【請求項4】
前記研磨工程において、前記脆化層の除去が終了した時点で、前記研磨をセルフストップさせる、請求項１または２に記載の半導体材料の製造方法。
【請求項5】
前記イオンビームの照射によって、前記半導体材料の表面に前記脆化層を形成する表面脆化工程と、
前記半導体材料の表面に形成された前記脆化層を、前記スラリー存在下で研磨して、前記脆化層を除去する前記研磨工程と、を有する、請求項１または２に記載の半導体材料の製造方法。
前記半導体材料の表面に形成された前記脆化層を、前記スラリー存在下で研磨して、前記脆化層を除去する前記研磨工程と、を有する、請求項１または２に記載の半導体材料の製造方法。
【請求項6】
前記表面脆化工程において、前記半導体材料の表面の一部に前記脆化層を形成する、請求項５に記載の半導体材料の製造方法。
【請求項7】
前記イオンビームの照射によって、前記半導体材料の表面から所定の深さ離れた内部に前記脆化層を形成する内部脆化工程と、
前記半導体材料の前記表面に支持基板を接合し、前記半導体材料と前記支持基板との接合体を得る接合工程と、
前記接合体を前記脆化層に沿って分割する分割工程と、
分離された前記支持基板側の基板の剥離面となる前記脆化層を、前記スラリー存在下で研磨して、前記脆化層を除去する前記研磨工程と、を有する、請求項１または２に記載の半導体材料の製造方法。
前記半導体材料の前記表面に支持基板を接合し、前記半導体材料と前記支持基板との接合体を得る接合工程と、
前記接合体を前記脆化層に沿って分割する分割工程と、
分離された前記支持基板側の基板の剥離面となる前記脆化層を、前記スラリー存在下で研磨して、前記脆化層を除去する前記研磨工程と、を有する、請求項１または２に記載の半導体材料の製造方法。
【請求項8】
前記研磨工程の前記支持基板側の基板を、前記支持基板と薄膜基板とに分離する分離工程を有する、請求項７に記載の半導体材料の製造方法。
【請求項9】
前記分離工程において、少なくともレーザーカットを利用して、前記支持基板と薄膜基板とに分離する、請求項８に記載の半導体材料の製造方法。
【請求項10】
前記脆化層が、前記イオンビームの加速電圧を変化させること、または、前記イオンビームの照射する部分を制御することによって、部分的に異なる膜厚で形成されている、請求項１または２に記載の半導体材料の製造方法。
【請求項11】
請求項１または２に記載の半導体材料の製造方法で形成された半導体材料で構成され、一方の面に凹凸が形成された基板と、前記基板の凹凸が形成された面上に半導体層および導電層を積層した素子部とを備えた半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、研磨された半導体材料の製造方法および半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
パワー半導体の基板形成技術では、シリコンから誘電損失の低い材料への置き換えが進んでいる。しかしながら、ＳｉＣやダイヤモンド、ＧａＮは難加工材であり、基板供給の問題が深刻化している。
【0003】
シリコン半導体で構築してきたＣＭＰ（化学機械研磨、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）技術をＳｉＣやダイヤモンド、ＧａＮに移行した場合、「加工速度が極端に低い」という課題に直面する。仮に、従来のＣＭＰの手法で、比較的粒子径の大きなダイヤモンド砥粒を含むスラリーで研磨すれば、高い研磨レートは期待できるが、その反面、基板表面に多くの欠陥や転移などを誘発してしまい、この欠陥や転移が、トランジスター性能に影響してしまうおそれがある。ＳｉＣ基板や、ダイヤモンド基板、ＧａＮ基板を普及させるためには、高効率な材料除去と研磨後の平面が平滑かつ無欠陥な研磨手法が求められている。
【0004】
ＳｉＣや、ダイヤモンド、ＧａＮのＣＭＰには、一般的に、研磨砥粒と酸化剤を含むスラリーが用いられている。例えば、特許文献１は、ＳｉＣウェーハを研磨する方法に関するものであって、研磨ステップにおいて、固定砥粒研磨パッドと過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ4）と酸化性無機塩を混合させた酸性研磨液を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１２－２５３２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、シリコン（Ｓｉ）の研磨レートに比べると、ＳｉＣや、ダイヤモンド、ＧａＮの研磨レートはまだまだ遅く、研磨レートの更なる向上が求められていた。かかる状況下、本発明は、ＳｉＣ、ダイヤモンドまたはＧａＮを高い研磨レートで研磨することができ、生産性に優れた、研磨されたＳｉＣ材料、ダイヤモンド材料またはＧａＮ材料の製造方法を提供することを目的とする。また、これらの材料を利用した半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
【0008】
＜１＞ イオンビームを照射することによって、ＳｉＣ、ダイヤモンドまたはＧａＮである半導体材料の表面または内部に形成された脆化層を、スラリー存在下で研磨して、前記脆化層を除去する研磨工程を有する、研磨された半導体材料の製造方法。
＜２＞ 前記研磨工程で用いられるスラリーが、研磨砥粒を含み、かつ、酸化剤の含有量が１質量％以下である、前記＜１＞に記載の半導体材料の製造方法。
＜３＞ 前記研磨砥粒が、シリカである、前記＜１＞または＜２＞に記載の半導体材料の製造方法。
＜４＞ 前記研磨工程において、前記脆化層の除去が終了した時点で、前記研磨をセルフストップさせる、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の半導体材料の製造方法。
＜５＞ 前記イオンビームの照射によって、前記半導体材料の表面に前記脆化層を形成する表面脆化工程と、前記半導体材料の表面に形成された前記脆化層を、前記スラリー存在下で研磨して、前記脆化層を除去する前記研磨工程と、を有する、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の半導体材料の製造方法。
＜６＞ 前記表面脆化工程において、前記半導体材料の表面の一部に前記脆化層を形成する、前記＜５＞に記載の半導体材料の製造方法。
＜７＞ 前記イオンビームの照射によって、前記半導体材料の表面から所定の深さ離れた内部に前記脆化層を形成する内部脆化工程と、前記半導体材料の前記表面に支持基板を接合し、前記半導体材料と前記支持基板との接合体を得る接合工程と、前記接合体を前記脆化層に沿って分割する分割工程と、分離された前記支持基板側の基板の剥離面となる前記脆化層を、前記スラリー存在下で研磨して、前記脆化層を除去する前記研磨工程と、を有する、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の半導体材料の製造方法。
＜８＞ 前記研磨工程の前記支持基板側の基板を、前記支持基板と薄膜基板とに分離する分離工程を有する、前記＜７＞に記載の半導体材料の製造方法。
＜９＞ 前記分離工程において、少なくともレーザーカットを利用して、前記支持基板と薄膜基板とに分離する、前記＜８＞に記載の半導体材料の製造方法。
＜１０＞ 前記脆化層が、前記イオンビームの加速電圧を変化させること、または、前記イオンビームの照射する部分を制御することによって、部分的に異なる膜厚で形成されている、前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の半導体材料の製造方法。
＜１１＞ 前記＜１＞から＜１０＞のいずれかに記載の半導体材料の製造方法で形成された半導体材料で構成され、一方の面に凹凸が形成された基板と、前記基板の凹凸が形成された面上に半導体層および導電層を積層した素子部とを備えた半導体装置。
＜２＞ 前記研磨工程で用いられるスラリーが、研磨砥粒を含み、かつ、酸化剤の含有量が１質量％以下である、前記＜１＞に記載の半導体材料の製造方法。
＜３＞ 前記研磨砥粒が、シリカである、前記＜１＞または＜２＞に記載の半導体材料の製造方法。
＜４＞ 前記研磨工程において、前記脆化層の除去が終了した時点で、前記研磨をセルフストップさせる、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の半導体材料の製造方法。
＜５＞ 前記イオンビームの照射によって、前記半導体材料の表面に前記脆化層を形成する表面脆化工程と、前記半導体材料の表面に形成された前記脆化層を、前記スラリー存在下で研磨して、前記脆化層を除去する前記研磨工程と、を有する、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の半導体材料の製造方法。
＜６＞ 前記表面脆化工程において、前記半導体材料の表面の一部に前記脆化層を形成する、前記＜５＞に記載の半導体材料の製造方法。
＜７＞ 前記イオンビームの照射によって、前記半導体材料の表面から所定の深さ離れた内部に前記脆化層を形成する内部脆化工程と、前記半導体材料の前記表面に支持基板を接合し、前記半導体材料と前記支持基板との接合体を得る接合工程と、前記接合体を前記脆化層に沿って分割する分割工程と、分離された前記支持基板側の基板の剥離面となる前記脆化層を、前記スラリー存在下で研磨して、前記脆化層を除去する前記研磨工程と、を有する、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の半導体材料の製造方法。
＜８＞ 前記研磨工程の前記支持基板側の基板を、前記支持基板と薄膜基板とに分離する分離工程を有する、前記＜７＞に記載の半導体材料の製造方法。
＜９＞ 前記分離工程において、少なくともレーザーカットを利用して、前記支持基板と薄膜基板とに分離する、前記＜８＞に記載の半導体材料の製造方法。
＜１０＞ 前記脆化層が、前記イオンビームの加速電圧を変化させること、または、前記イオンビームの照射する部分を制御することによって、部分的に異なる膜厚で形成されている、前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の半導体材料の製造方法。
＜１１＞ 前記＜１＞から＜１０＞のいずれかに記載の半導体材料の製造方法で形成された半導体材料で構成され、一方の面に凹凸が形成された基板と、前記基板の凹凸が形成された面上に半導体層および導電層を積層した素子部とを備えた半導体装置。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ＳｉＣ、ダイヤモンドまたはＧａＮを高い研磨レートで研磨することができ、生産性に優れた、研磨されたＳｉＣ材料、ダイヤモンド材料またはＧａＮ材料の製造方法が提供される。また、これらの材料を利用した半導体装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】半導体材料にイオンビームを照射するために使用できる装置の一例である。
【図2】研磨工程で使用できる装置の一例である。
【図3】本発明の製造方法の一例を示すフロー図である。
【図6】本発明の製造方法の別の一例を示すフロー図である。
【図11】本発明の製造方法で得られた半導体基板に配線構造を形成する方法を説明するための模式図である。
【図12】イオン注入前後の試験基板の断面ＳＥＭである。
【図13】研磨実験を行った装置の写真である。
【図14】研磨前後の試験基板の断面ＳＥＭである。
【図15】レーザー顕微鏡を用いた高さ測定の結果である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。なお、本明細書において「～」という表現を用いる場合、その前後の数値又は物性値を含む表現として用いるものとする。
【0012】
本発明は、イオンビームを照射することによって、ＳｉＣ、ダイヤモンドまたはＧａＮである半導体材料の表面または内部に形成された脆化層を、スラリー存在下で研磨して、脆化層除去する研磨工程を有する、研磨された半導体材料の製造方法（以下、「本発明の製造方法」と記載する場合がある。）に関するものである。
【0013】
従来、研磨砥粒と酸化剤を含むスラリーを用い、ＳｉＣ、ダイヤモンドまたはＧａＮ（以下、「ＳｉＣ等」と称する。）をＣＭＰすることで、比較的高い研磨レートが得られることが知られていた。一方、本発明者らは、ＳｉＣ等の材料にイオンビームを照射することで脆化層を形成できること、この脆化層が、ＳｉＣ等のＣＭＰに対して従来使用が困難であった酸化剤を含まない一般的なスラリーによって高速に除去できるほどに脆化していることを発見した。本発明は、これらの知見に基づくものである。
【0014】
本発明の製造方法のようにＳｉＣ等の半導体材料にイオンビームを照射し脆化層を形成させることで、研磨レートを格段に向上させることができる。更に、従来使用することが困難であった一般的なスラリーを用いても高速で研磨を行うことができ、かつ、研磨をセルフストップさせることが可能である。また、イオンビームにより脆化層を形成することで、脆化層を短時間で形成でき、加速エネルギーを調節することで、脆化層の形成位置や厚みを容易に調整することができ、三次元構造も容易に製造できる。
【0015】
（半導体材料）
本発明の製造方法で用いられる半導体材料は、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ダイヤモンドまたはＧａＮ（窒化ガリウム）である。半導体材料として代表的なものは、単結晶ＳｉＣインゴットや、これをスライス加工したＳｉＣ基板（ウエハ）、単結晶ダイヤモンドインゴットや、これをスライス加工したダイヤモンド基板（ウエハ）、単結晶ＧａＮインゴット、これをスライス加工したＧａＮ基板（ウエハ）などを用いることができる。また、半導体材料は、単一材料で構成された半導体材料に限定されず、他の半導体や絶縁体の基板などを張り合わせたり、表面に金属層や半導体層等を形成した多層構造体としたりすることもできる。半導体材料の表面を脆化させ研磨する際には、ＳｉＣ等またはこれらにイオンが注入された材料で形成された部分を表面に含めばよく、ＳｉＣ等で形成された単一の表面を有する材料に限定されず、ＳｉＣ等で形成された部分に加えて、金属配線など組成が異なる部分を含む表面を有する材料を用いてもよい。
本発明の製造方法で用いられる半導体材料は、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ダイヤモンドまたはＧａＮ（窒化ガリウム）である。半導体材料として代表的なものは、単結晶ＳｉＣインゴットや、これをスライス加工したＳｉＣ基板（ウエハ）、単結晶ダイヤモンドインゴットや、これをスライス加工したダイヤモンド基板（ウエハ）、単結晶ＧａＮインゴット、これをスライス加工したＧａＮ基板（ウエハ）などを用いることができる。また、半導体材料は、単一材料で構成された半導体材料に限定されず、他の半導体や絶縁体の基板などを張り合わせたり、表面に金属層や半導体層等を形成した多層構造体としたりすることもできる。半導体材料の表面を脆化させ研磨する際には、ＳｉＣ等またはこれらにイオンが注入された材料で形成された部分を表面に含めばよく、ＳｉＣ等で形成された単一の表面を有する材料に限定されず、ＳｉＣ等で形成された部分に加えて、金属配線など組成が異なる部分を含む表面を有する材料を用いてもよい。
【0016】
半導体材料は、加工面や取り扱い易さなどを考慮し、基本的に板状体とすることが好ましい。該板状体の外形は、方形、円形、楕円形、多角形等を採用することができ、加工目的に応じて、外形を変化させることができる。
【0017】
（イオンビームの照射）
本発明の製造方法では、イオンビームを照射することによって、半導体材料の表面または内部に脆化層を形成する。高電圧により加速したイオンからなるイオンビームを半導体材料に照射（注入）すると、イオンの衝突により結晶構造が脆い脆化層が形成される。照射されるイオンに特に限定はなく、アルゴン（Ａｒ）や水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）などの原子をイオン化し、加速して、半導体材料に照射する。脆化層が形成される領域（場所や厚さ）は、イオンビームの加速エネルギーと入射角度によって制御することができ、加速エネルギーは、加速電圧や、イオンの種類、欠陥濃度、ドーズ量などにより制御することができる。例えば、イオンビームの加速エネルギーは、低くすると、半導体材料の表面が脆化される傾向であり、高くすると、半導体材料の表面は脆化せず、内部が脆化する傾向である。
本発明の製造方法では、イオンビームを照射することによって、半導体材料の表面または内部に脆化層を形成する。高電圧により加速したイオンからなるイオンビームを半導体材料に照射（注入）すると、イオンの衝突により結晶構造が脆い脆化層が形成される。照射されるイオンに特に限定はなく、アルゴン（Ａｒ）や水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）などの原子をイオン化し、加速して、半導体材料に照射する。脆化層が形成される領域（場所や厚さ）は、イオンビームの加速エネルギーと入射角度によって制御することができ、加速エネルギーは、加速電圧や、イオンの種類、欠陥濃度、ドーズ量などにより制御することができる。例えば、イオンビームの加速エネルギーは、低くすると、半導体材料の表面が脆化される傾向であり、高くすると、半導体材料の表面は脆化せず、内部が脆化する傾向である。
【0018】
半導体材料にイオンビームを照射するために使用する装置に特に限定はなく、一般的なイオン注入装置やイオンドーピング装置を用いることができる。例えば、図１に示すような、目的のイオンを発生させるイオン源５１と、イオンビームを引き出す引出電極５２と、必要なイオンを選別し取り出す質量分離器５３および分析スリット５４と、イオンを加速させるまたは減速させる加速管５５と、被処理物１に照射するイオンビーム５０の形状を調節する偏向器５６、Ｑレンズ５７および走査器５８とを備えたイオン注入装置５を用いて実施することができる。
【0019】
なお、このように、イオンビームを半導体材料に照射する構成を採用することで、板状の半導体材料の主面ほぼ全面に同時にイオンビームを照射可能となるので、脆化層の形成を迅速に行うことができる。
【0020】
また、様々な仕様により半導体材料に照射するイオンビームの加速電圧、電流値（ビーム電流）、照射時間、ドーズ量などについては、一定としても、一定でなく照射中に適宜変化させてよい。例えば、加速電圧に関しては、波状にアナログ的に変化させたり、デジタル的にパルス状に変化させたりしてもよい。また同一の半導体材料において、照射するイオンを途中で例えば水素からリン、ホウ素に変えたりすること等も可能である。
【0021】
（研磨）
本発明の製造方法における研磨工程では、スラリーの存在下で、半導体材料に形成された脆化層を研磨して除去する。研磨工程は、スラリー存在下で半導体材料の脆化層を研磨することができれば、その方法や装置は特に限定されない。研磨工程は、スラリーを供給した研磨パッドや砥石に半導体材料を押し付けて研磨するものとしてもよく、半導体材料にスラリーを供給して、これに研磨パッドや砥石を押し付けて研磨するものとしてもよい。
本発明の製造方法における研磨工程では、スラリーの存在下で、半導体材料に形成された脆化層を研磨して除去する。研磨工程は、スラリー存在下で半導体材料の脆化層を研磨することができれば、その方法や装置は特に限定されない。研磨工程は、スラリーを供給した研磨パッドや砥石に半導体材料を押し付けて研磨するものとしてもよく、半導体材料にスラリーを供給して、これに研磨パッドや砥石を押し付けて研磨するものとしてもよい。
【0022】
研磨工程は、例えば、図２に示すように、被処理物１が取り付けられるヘッド６０と、ヘッド６０を回転させる回転駆動装置６１と、スラリー供給装置６３と、研磨パッド６４を貼り付ける定盤６５と、定盤６５を回転させる回転駆動装置６６とを備えたＣＭＰ装置６により実施することができる。ＣＭＰ装置６では、スラリー６２を研磨パッド６４に供給しながら、被処理物１と研磨パッド６４の少なくとも一方を回転させた状態で被処理物１を研磨パッド６４に押しつけることで、被処理物１が研磨される。本発明の製造方法において、研磨工程における被処理物は、脆化層が形成された半導体材料やこれを支持基板に接合した接合体である。
【0023】
研磨パッド６４は、特に制限なく、不織布製の研磨パッドや、ポリウレタン製の研磨パッド、発砲ポリウレタン製の研磨パッドなど公知のものを使用することができる。また、研磨パッド６４は、砥粒を含むものであってもよいし、砥粒を含まないものであってもよいし、表面に凹凸パターンを有するものであってもよい。
【0024】
（スラリー）
研磨に用いられるスラリーは、研磨砥粒を含むものである。研磨砥粒としては、シリカ；セリア；アルミナ；ナノダイヤモンド；ダイヤモンドやシリカにフラーレン化合物を混合したものなどが挙げられ、これらは単独で用いても、併用してもよい。研磨砥粒の粒子径は、単一であっても、複数の粒子径のものを組み合わせてもよい。また、研磨工程の途中でスラリーの種類を変更して研磨を行ってもよい。一方、硬度が高い研磨砥粒を用いると半導体材料に欠陥や転移が発生しやすいため、研磨砥粒は、シリカ、セリア、アルミナなどの半導体材料（ＳｉＣ、ダイヤモンドまたはＧａＮ）よりも硬度の低い軟質の研磨砥粒が好ましい。中でも、沈降や凝集しにくく、安定に分散させることができるためシリカが好ましい。シリカ砥粒としては、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、沈降シリカなどが挙げられ、コロイダルシリカが好ましい。
研磨に用いられるスラリーは、研磨砥粒を含むものである。研磨砥粒としては、シリカ；セリア；アルミナ；ナノダイヤモンド；ダイヤモンドやシリカにフラーレン化合物を混合したものなどが挙げられ、これらは単独で用いても、併用してもよい。研磨砥粒の粒子径は、単一であっても、複数の粒子径のものを組み合わせてもよい。また、研磨工程の途中でスラリーの種類を変更して研磨を行ってもよい。一方、硬度が高い研磨砥粒を用いると半導体材料に欠陥や転移が発生しやすいため、研磨砥粒は、シリカ、セリア、アルミナなどの半導体材料（ＳｉＣ、ダイヤモンドまたはＧａＮ）よりも硬度の低い軟質の研磨砥粒が好ましい。中でも、沈降や凝集しにくく、安定に分散させることができるためシリカが好ましい。シリカ砥粒としては、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、沈降シリカなどが挙げられ、コロイダルシリカが好ましい。
【0025】
コロイダルシリカとしては、平均粒子径が５～２００ｎｍ程度のものを用いることができ、平均粒子径１０～１５０ｎｍが好ましく、５０～１００ｎｍがより好ましい。なお、平均粒子径は、ＢＥＴ法により算出される一次粒子径である。
【0026】
研磨で用いるスラリーは、研磨砥粒の含有量が５～４０質量％程度のものを用いることができ、８～２５質量％や、１０～１５質量％などとしてもよい。
【0027】
また、スラリーは、研磨砥粒を分散させる溶媒を含む。スラリーの溶媒は、水または有機溶媒であり、水が好ましい。溶媒が水である水系スラリーのｐＨは、４～１１が好ましく、６～１０がより好ましく、７～９がさらに好ましい。
【0028】
スラリーは、従来用いられているスラリーのように、研磨砥粒およびこれを分散させる溶媒の他に、酸やアルカリ、酸化剤、錯化剤、分散剤などを含んでもよいが、スラリー中の酸化剤は少ないことが好ましく、酸化剤の含有量は１質量％以下であることが好ましい。酸化剤の含有量は、０．５質量％以下や、０．１質量％以下、０．０５質量％以下、０．０１質量％以下のものを用いてもよい。また、スラリーとして、研磨砥粒を含み、酸化剤を含まないものを用いることもできる。
【0029】
より好ましくは、ＳｉＣまたはＧａＮ材料よりも硬度が低い軟質の研磨砥粒を含み、酸化剤の含有量が１質量％以下のスラリーであり、さらに好ましくは、研磨砥粒としてシリカを含み、酸化剤の含有量が１質量％以下のスラリーである。上記の通り、研磨レートを向上させるために、研磨砥粒と一定量以上の酸化剤を含むスラリーを使用することが一般的である。一方、イオンビームの照射により形成した脆化層は、酸化剤が少ないまたは酸化剤を含まないスラリーを用いても除去することができる。軟質の研磨砥粒を含み、酸化剤が少ないまたは酸化剤を含まないスラリー存在下では、脆化層が除去され、脆化していない半導体材料の層がむき出しになると、研磨レートが著しく低下し、実質的に研磨の進行が停止する。すなわち、軟質の研磨砥粒を含み、酸化剤が少ないまたは酸化剤を含まないスラリーを用いることで、脆化層の除去が終了した時点で、研磨をセルフストップさせることができる。セルフストップさせることで、研磨時間や面圧などの設定を細かく制御することが不要となる。
【0030】
なお、スラリーとして、半導体材料は研磨しないか或いは研磨が非常に困難でかつ、脆化層は効果的に研磨可能なものを選択することが好ましく、上記スラリーはその一例である。あまり効率的ではないが、半導体材料もある程度研磨するが、非常に研磨速度が遅く、脆化層は研磨速度が非常に速い、スラリーを採用することもできる。この場合、研磨はセルフストップしないため、ある程度脆化層が研磨された時期を見計らい研磨を終了する必要が生じる。
【0031】
【0032】
［実施の形態１］
図３は、本発明の製造方法の一例を示すフロー図である。また、図４、図５は、図３で示す製造方法を説明するための模式図である。図３に示す製造方法は、表面脆化工程（Ｓ１－１）と、研磨工程（Ｓ１－２）と、を有する。
図３は、本発明の製造方法の一例を示すフロー図である。また、図４、図５は、図３で示す製造方法を説明するための模式図である。図３に示す製造方法は、表面脆化工程（Ｓ１－１）と、研磨工程（Ｓ１－２）と、を有する。
【0033】
【0034】
（表面脆化工程（Ｓ１－１））
表面脆化工程（Ｓ１－１）は、イオンビーム５０の照射によって、半導体材料１０の表面１０Ｓに脆化層２０を形成する工程である（図４の（ａ）から（ｂ））。表面脆化工程（Ｓ１－１）では、脆化層２０が半導体材料１０の表面１０Ｓに形成されるようにイオンビーム５０の加速エネルギーを低めにして、イオンビーム５０を半導体材料１０に照射する。例えば、表面脆化工程（Ｓ１－１）では、加速電圧を１０ｋＶ～１５０ｋＶや、２０ｋＶ～８０ｋＶ、ドーズ量を、１．０×１０15ｉｏｎ／ｃｍ2～１．０×１０18ｉｏｎ／ｃｍ2や１０×１０16ｉｏｎ／ｃｍ2～５．０×１０17ｉｏｎ／ｃｍ2とする条件等にてイオンビーム５０を照射する。脆化層２０の厚さは、１０ｎｍ～５μｍであるが、イオンビーム５０の加速エネルギー等で適宜調整することができる。
表面脆化工程（Ｓ１－１）は、イオンビーム５０の照射によって、半導体材料１０の表面１０Ｓに脆化層２０を形成する工程である（図４の（ａ）から（ｂ））。表面脆化工程（Ｓ１－１）では、脆化層２０が半導体材料１０の表面１０Ｓに形成されるようにイオンビーム５０の加速エネルギーを低めにして、イオンビーム５０を半導体材料１０に照射する。例えば、表面脆化工程（Ｓ１－１）では、加速電圧を１０ｋＶ～１５０ｋＶや、２０ｋＶ～８０ｋＶ、ドーズ量を、１．０×１０15ｉｏｎ／ｃｍ2～１．０×１０18ｉｏｎ／ｃｍ2や１０×１０16ｉｏｎ／ｃｍ2～５．０×１０17ｉｏｎ／ｃｍ2とする条件等にてイオンビーム５０を照射する。脆化層２０の厚さは、１０ｎｍ～５μｍであるが、イオンビーム５０の加速エネルギー等で適宜調整することができる。
【0035】
（研磨工程（Ｓ１－２））
研磨工程（Ｓ１－２）は、半導体材料１０の表面１０Ｓに形成された脆化層２０を、スラリーの存在下で研磨して、脆化層２０を除去する工程である（図４の（ｂ）から（ｃ））。図２に示すＣＭＰ装置６を用いる場合、まず、半導体材料１０の脆化層２０側の表面が研磨面となるように、ヘッド６０に半導体材料１０を取り付ける。次いで、スラリー供給装置６３からスラリー６２を研磨パッド６４に滴下する。スラリー６２としては、コロイダルシリカが水に分散した水系スラリーなどを用いる。また、回転駆動装置６６を駆動して、回転数１０ｒｐｍ～２００ｒｐｍや、５０ｒｐｍ～１００ｒｐｍで研磨パッド６４を周方向に回転させる。そして、回転駆動装置６１を駆動して、回転数１０ｒｐｍ～２００ｒｐｍや、５０ｒｐｍ～１００ｒｐｍで研磨パッド６４と反対周りに半導体材料１０を回転させながら研磨パッド６４に押し付け、研磨する。半導体材料１０と研磨パッド６４との面圧は、１ｐｓｉ～１５ｐｓｉや、５ｐｓｉ～１０ｐｓｉである。これにより、脆化層２０が除去された時点でセルフストップし、薄膜基板１００（表面が研磨された半導体材料）が得られる。
研磨工程（Ｓ１－２）は、半導体材料１０の表面１０Ｓに形成された脆化層２０を、スラリーの存在下で研磨して、脆化層２０を除去する工程である（図４の（ｂ）から（ｃ））。図２に示すＣＭＰ装置６を用いる場合、まず、半導体材料１０の脆化層２０側の表面が研磨面となるように、ヘッド６０に半導体材料１０を取り付ける。次いで、スラリー供給装置６３からスラリー６２を研磨パッド６４に滴下する。スラリー６２としては、コロイダルシリカが水に分散した水系スラリーなどを用いる。また、回転駆動装置６６を駆動して、回転数１０ｒｐｍ～２００ｒｐｍや、５０ｒｐｍ～１００ｒｐｍで研磨パッド６４を周方向に回転させる。そして、回転駆動装置６１を駆動して、回転数１０ｒｐｍ～２００ｒｐｍや、５０ｒｐｍ～１００ｒｐｍで研磨パッド６４と反対周りに半導体材料１０を回転させながら研磨パッド６４に押し付け、研磨する。半導体材料１０と研磨パッド６４との面圧は、１ｐｓｉ～１５ｐｓｉや、５ｐｓｉ～１０ｐｓｉである。これにより、脆化層２０が除去された時点でセルフストップし、薄膜基板１００（表面が研磨された半導体材料）が得られる。
【0036】
なお、図４では、表面脆化工程（Ｓ１－１）において、半導体材料１０の表面１０Ｓに一様に脆化層２０を形成しているが、遮蔽板の利用やイオンビームの照射位置を調節して、半導体材料１０の表面１０Ｓの一部に脆化層２０を形成してもよい。例えば、図５に示すように、半導体材料１０の表面１０Ｓの一部に遮蔽板３を配置した状態でイオンビーム５０を照射し、遮蔽板３が配置されていない部分に脆化層２０を形成する。このように脆化層２０を形成すれば、研磨工程（Ｓ１－２）において、脆化層２０のみが除去されるため、得られる薄膜基板１００ａの表面に３次元構造を形成することができる。
【0037】
また、イオンビームの加速エネルギーを部分的に変化させて、膜厚が一様でなく、部分的に異なる脆化層を半導体材料の表面全体に形成してもよい。この場合も、脆化層を除去することで、表面に凸部や凹部を形成し、表面に３次元構造を有する半導体基板が得られる。
【0038】
［実施の形態２］
図６は、本発明の製造方法の別の一例を示すフロー図である。また、図７～図１０は、図６で示す製造方法を説明するための模式図である。なお、図７～図１０に示す実施形態において図４、図５に示す実施形態の構成部分と同じ構造、機能を有する部分は図４、図５中の符号と同じ符号を付して説明を省略する。
図６は、本発明の製造方法の別の一例を示すフロー図である。また、図７～図１０は、図６で示す製造方法を説明するための模式図である。なお、図７～図１０に示す実施形態において図４、図５に示す実施形態の構成部分と同じ構造、機能を有する部分は図４、図５中の符号と同じ符号を付して説明を省略する。
【0039】
図６に示す製造方法は、内部脆化工程（Ｓ２－１）と、接合工程（Ｓ２－２）と、分割工程（Ｓ２－３）と、研磨工程（Ｓ２－４）と、分離工程（Ｓ２－５）と、を有する。図６～図１０において、内部脆化工程（Ｓ２－１）の半導体材料１２はインゴットである。半導体材料１２としてインゴットを用いることで、図６に示す製造方法によってインゴットからウエハを製造することができる。
【0040】
ここで、インゴットから多数のウエハを製造するために、薄型化が求められている。従来、インゴットからウエハを製造する方法として、ダイヤモンドワイヤーソウによるスライシングやレーザーカットなどが知られているが、薄型化には限界があった。一方、図６に示す製造方法では、内部脆化工程（Ｓ２－１）においてイオンビームの加速エネルギーを制御することで、ウエハの厚さを調整可能であり、薄型のウエハを製造することができる。薄型化することで、インゴットからより多くのウエハを製造できるため、図６に示す製造方法は、生産性に優れ、均一なウエハ厚さや良質な表面を形成することが容易である。
【0041】
（内部脆化工程（Ｓ２－１））
内部脆化工程（Ｓ２－１）は、イオンビーム５０の照射によって、半導体材料１２の表面１２Ｓから所定の深さ離れた内部に脆化層２０を形成する工程である（図７の（ａ）から（ｂ））。内部脆化工程（Ｓ２－１）では、半導体材料１２の表面１２Ｓから所定の深さ離れた位置に脆化層２０が形成されるようにイオンビーム５０の加速エネルギーを高めて、イオンビーム５０を半導体材料１２の表面１２Ｓに照射する。脆化層２０の厚さは、１０ｎｍ～５μｍであるが、イオンビームの加速エネルギー等で適宜調整することができる。例えば、内部脆化工程（Ｓ２－１）では、加速電圧を２００ｋＶ以上（例えば、２００ｋＶ～３００ｋＶ）、ドーズ量を１．０×１０15ｉｏｎ／ｃｍ2～１．０×１０18ｉｏｎ／ｃｍ2や１０×１０16ｉｏｎ／ｃｍ2～５．０×１０17とする条件等にてイオンビーム５０を照射する。また、加速エネルギーを高くすることで、半導体材料１２の表層２４（半導体材料１２の表面１２Ｓから脆化層２０までの間の層）は、高結晶化した高結晶層となる。表層２４の厚さは、０．１～０．５μｍや０．２～０．４μｍ程度であり、この厚さが、分離工程（Ｓ２－５）で得られる薄膜基板１０２（図９（ｃ）参照）の厚さとなる。脆化層２０を形成する位置を制御し、表層２４の厚さを調節することで、所望の厚さの薄膜基板１０２を得ることができる。
内部脆化工程（Ｓ２－１）は、イオンビーム５０の照射によって、半導体材料１２の表面１２Ｓから所定の深さ離れた内部に脆化層２０を形成する工程である（図７の（ａ）から（ｂ））。内部脆化工程（Ｓ２－１）では、半導体材料１２の表面１２Ｓから所定の深さ離れた位置に脆化層２０が形成されるようにイオンビーム５０の加速エネルギーを高めて、イオンビーム５０を半導体材料１２の表面１２Ｓに照射する。脆化層２０の厚さは、１０ｎｍ～５μｍであるが、イオンビームの加速エネルギー等で適宜調整することができる。例えば、内部脆化工程（Ｓ２－１）では、加速電圧を２００ｋＶ以上（例えば、２００ｋＶ～３００ｋＶ）、ドーズ量を１．０×１０15ｉｏｎ／ｃｍ2～１．０×１０18ｉｏｎ／ｃｍ2や１０×１０16ｉｏｎ／ｃｍ2～５．０×１０17とする条件等にてイオンビーム５０を照射する。また、加速エネルギーを高くすることで、半導体材料１２の表層２４（半導体材料１２の表面１２Ｓから脆化層２０までの間の層）は、高結晶化した高結晶層となる。表層２４の厚さは、０．１～０．５μｍや０．２～０．４μｍ程度であり、この厚さが、分離工程（Ｓ２－５）で得られる薄膜基板１０２（図９（ｃ）参照）の厚さとなる。脆化層２０を形成する位置を制御し、表層２４の厚さを調節することで、所望の厚さの薄膜基板１０２を得ることができる。
【0042】
（接合工程（Ｓ２－２））
接合工程（Ｓ２－２）は、半導体材料１２の表面１２Ｓに支持基板３０を接合し、半導体材料１２と支持基板３０との接合体４０を得る工程である（図７の（ｂ）から（ｃ））。支持基板３０は、以降の研磨工程（Ｓ２－４）などの工程において、薄膜基板１０２となる表層２４を損傷しないように保持できるものであれば材質や厚みなどは特に限定されない。例えば、支持基板３０として、厚さ５００μｍ～１０００μｍ程度のＳｉ基板やガラス基板、金属基板、プリント基板などを用いることができる。半導体材料１２と支持基板３０は、接着剤や、常温接合、高温接合などにより接合することができる。
接合工程（Ｓ２－２）は、半導体材料１２の表面１２Ｓに支持基板３０を接合し、半導体材料１２と支持基板３０との接合体４０を得る工程である（図７の（ｂ）から（ｃ））。支持基板３０は、以降の研磨工程（Ｓ２－４）などの工程において、薄膜基板１０２となる表層２４を損傷しないように保持できるものであれば材質や厚みなどは特に限定されない。例えば、支持基板３０として、厚さ５００μｍ～１０００μｍ程度のＳｉ基板やガラス基板、金属基板、プリント基板などを用いることができる。半導体材料１２と支持基板３０は、接着剤や、常温接合、高温接合などにより接合することができる。
【0043】
（分割工程（Ｓ２－３））
分割工程（Ｓ２－３）は、接合体４０を脆化層２０に沿って分割する工程である（図８）。超音波振動や機械的振動などによって脆化層２０に外力を付与することで、接合体４０を脆化層２０に沿って分離することができる。また、超音波振動や機械的振動にレーザーカットを組み合わせて接合体４０を分割してもよい。透明基板にレーザーカットを照射した場合、レーザーの吸収率が低く、切断ために長時間を要するが、イオンビーム５０の照射により形成される脆化層２０は黒色に変色しており、レーザーの吸収率が向上するため、レーザーカットを組み合わせることで、より効率的に短時間で接合体４０を分割することができる。これにより、接合体４０は、支持基板３０と半導体材料１２の表層２４と脆化層２０の一部とからなる支持基板３０側の基板４０ａと、半導体材料１２の表層２４と脆化層２０の一部が除かれた半導体材料１２側の基板４０ｂとに分割される。
分割工程（Ｓ２－３）は、接合体４０を脆化層２０に沿って分割する工程である（図８）。超音波振動や機械的振動などによって脆化層２０に外力を付与することで、接合体４０を脆化層２０に沿って分離することができる。また、超音波振動や機械的振動にレーザーカットを組み合わせて接合体４０を分割してもよい。透明基板にレーザーカットを照射した場合、レーザーの吸収率が低く、切断ために長時間を要するが、イオンビーム５０の照射により形成される脆化層２０は黒色に変色しており、レーザーの吸収率が向上するため、レーザーカットを組み合わせることで、より効率的に短時間で接合体４０を分割することができる。これにより、接合体４０は、支持基板３０と半導体材料１２の表層２４と脆化層２０の一部とからなる支持基板３０側の基板４０ａと、半導体材料１２の表層２４と脆化層２０の一部が除かれた半導体材料１２側の基板４０ｂとに分割される。
【0044】
（研磨工程（Ｓ２－４））
研磨工程（Ｓ２－４）は、分離された支持基板３０側の基板４０ａの剥離面となる脆化層２０を、スラリーの存在下で研磨して、脆化層２０を除去する工程である（図９の（ａ）から（ｂ））。研磨工程（Ｓ２－４）は、半導体材料１０に代えて基板４０ａを被処理物とする以外は、研磨工程（Ｓ１－２）と同様の方法で行うことができる。
研磨工程（Ｓ２－４）は、分離された支持基板３０側の基板４０ａの剥離面となる脆化層２０を、スラリーの存在下で研磨して、脆化層２０を除去する工程である（図９の（ａ）から（ｂ））。研磨工程（Ｓ２－４）は、半導体材料１０に代えて基板４０ａを被処理物とする以外は、研磨工程（Ｓ１－２）と同様の方法で行うことができる。
【0045】
また、半導体材料１２側の基板４０ｂは、研磨工程（Ｓ１－２）と同様の方法で、表面の脆化層２０を研磨した後、内部脆化工程（Ｓ２－１）の半導体材料として再び用いることができる。これにより、１つのインゴットから多数の基板を製造することができる。
【0046】
（分離工程（Ｓ２－５））
分離工程（Ｓ２－５）では、研磨工程（Ｓ２－４）後の支持基板３０側の基板４０ａを、支持基板３０と薄膜基板１０２とに分離する工程である（図９の（ｂ）から（ｃ））。薄膜基板１０２は、内部脆化工程（Ｓ２－１）で形成される半導体材料１２の表層２４に対応する。レーザーカットなどを利用して、支持基板３０と薄膜基板１０２との分離することができる。
分離工程（Ｓ２－５）では、研磨工程（Ｓ２－４）後の支持基板３０側の基板４０ａを、支持基板３０と薄膜基板１０２とに分離する工程である（図９の（ｂ）から（ｃ））。薄膜基板１０２は、内部脆化工程（Ｓ２－１）で形成される半導体材料１２の表層２４に対応する。レーザーカットなどを利用して、支持基板３０と薄膜基板１０２との分離することができる。
【0047】
なお、図７では、内部脆化工程（Ｓ２－１）において、半導体材料１２の内部に一様に脆化層２０を形成しているが、イオンビームの照射位置や加速エネルギーを制御して、脆化層の膜厚が一様でなく、部分的に異なるようにしてもよい。例えば、内部脆化工程（Ｓ２－１）において、表面１２Ｓ側に突出した凸部を有する脆化層２０を形成する（図１０（ａ））ことで、分割工程（Ｓ２－３）で分割された支持基板３０側の基板４０ａの脆化層２０は、凸部を有する部分の膜厚が厚くなる（図１０（ｂ））。研磨工程（Ｓ２－４）では、脆化層２０のみが除去されるため、薄膜基板１０２ａの表面には３次元構造が形成される（図１０（ｃ））。
【0048】
［半導体装置］
本発明の製造方法で製造された表面が研磨された半導体材料を用いて、半導体装置を製造することができる。例えば、本発明の製造方法で製造されたＳｉＣ等のウエハを用いて、従来の半導体装置の製造方法を用いて、半導体装置を得ることができる。
本発明の製造方法で製造された表面が研磨された半導体材料を用いて、半導体装置を製造することができる。例えば、本発明の製造方法で製造されたＳｉＣ等のウエハを用いて、従来の半導体装置の製造方法を用いて、半導体装置を得ることができる。
【0049】
上記の通り、図５（ｃ）や図１０（ｃ）に示される本実施の形態においては、非常に加工しにくい半導体材料の表面に、研磨以外の表面加工手段（エッチング等）を施さずに凹凸を代表とする３次元構造を形成可能となるので、半導体材料（板状基板）の上に、各種半導体層や導電層、絶縁層等を積層することで、工数を増やさずに、パワー半導体等の半導体素子を作製可能となる。また、上記の通り、凹凸加工を研磨加工に代表される一つの加工手段にて作製することで、例えば凹凸の寸法精度や表面形状を所望のものとすることが容易になり、パワー半導体装置などの特性ばらつきを抑えることができ、更には、不良品の低減を行うことができる。また、ダマシン法を利用した配線構造も形成可能である。具体的には、図５や図１０に示す方法等を利用して、半導体材料１４の表面１４Ｓの配線を形成しようとする部分の脆化層２０を他の部分よりも厚く形成し（図１１（ａ））、研磨によって配線パターンに対応した溝３２を有する構造１０４ａを形成する（図１１（ｂ））。次いで、形成された溝３２に配線金属３４を堆積（図１１（ｃ））した後、研磨によって溝３２内の配線金属３４を除いて配線金属３４を除去（図１１（ｄ））することで、配線構造が形成される。また、表面全体に脆化層が形成された部分を研磨によって除去した後、高温で加熱し、脆化層を高結晶化させることで、部分的にイオンがドーピングされた層を形成させることもできる。半導体装置を製造する際にはこれらの工程を適宜組み合わせることができる。これにより、例えば、ＳｉＣ等の半導体材料で構成され、一方の面に凹凸が形成された基板と、前記基板の凹凸が形成された面上に半導体層および導電層を積層した素子部とを備えた半導体装置などを得ることができる。
【実施例0050】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を変更しない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【0051】
［実施例］
１．イオンインプランテーション（イオン注入）
（材料・条件）
・基板：ＳｉＣウエハ、２０ｍｍ角基盤
・装置：ＩＭＸ-３５００
・イオン種：Ａｒ＋
・加速電圧：５０ｋＶ
・ドーズ量：１０×１０17ｉｏｎ／ｃｍ2
１．イオンインプランテーション（イオン注入）
（材料・条件）
・基板：ＳｉＣウエハ、２０ｍｍ角基盤
・装置：ＩＭＸ-３５００
・イオン種：Ａｒ＋
・加速電圧：５０ｋＶ
・ドーズ量：１０×１０17ｉｏｎ／ｃｍ2
【0052】
【0053】
２．研磨
（材料・条件）
・スラリー：ＰＬ－７（扶桑化学工業株式会社、高純度コロイダルシリカ）を水で２倍希釈して用いた。
・研磨パッド：ＳＵＢＡ（登録商標）６００（ニッタ・デュポン株式会社）
・研磨時間：２０分
・パッド回転数：６０ｒｐｍ
・ヘッド回転数６０ｒｐｍ
・荷重（面圧）：８．４５ｐｓｉ
・スラリー滴下量：１２ｃｃ／ｍｉｎ
（材料・条件）
・スラリー：ＰＬ－７（扶桑化学工業株式会社、高純度コロイダルシリカ）を水で２倍希釈して用いた。
・研磨パッド：ＳＵＢＡ（登録商標）６００（ニッタ・デュポン株式会社）
・研磨時間：２０分
・パッド回転数：６０ｒｐｍ
・ヘッド回転数６０ｒｐｍ
・荷重（面圧）：８．４５ｐｓｉ
・スラリー滴下量：１２ｃｃ／ｍｉｎ
【0054】
図１３は、研磨実験を行った装置の写真である。図１３（ａ）に示すように、ヘッドに試験基板を貼り付けた後、図１３（ｂ）に示すように装置にセッティングして、研磨を行った。なお、研磨部分を観察しやすいように一部に残膜が残るように研磨した。
【0055】
図１４は、研磨部分の研磨前後の試験基板の断面ＳＥＭである。図１４に示すように、表面の脆化層が削られていることが確認された。また、図１５は、レーザー顕微鏡を用いた高さ測定の結果である。この結果、研磨レート１５μｍ／ｈ以上と高速に研磨できていることがわかった。上記の通り、研磨部分を強調するため、敢えて一部のエリアで残膜を残した状態としており、ここでは一部の領域で脆化層が除去され平滑面が露出している様子が確認できた。
【0056】
［比較例］
イオン注入をせずに、実施例１と同様の研磨条件で研磨を行った。その結果、研磨レート０．２μｍ／ｈ程度であった。
イオン注入をせずに、実施例１と同様の研磨条件で研磨を行った。その結果、研磨レート０．２μｍ／ｈ程度であった。
【産業上の利用可能性】
【0057】
本発明によれば、ＩＧＢＴに替わる次世代パワー半導体技術への応用、パワー半導体製造の効率化ができ、本発明は、電車などのモビリティー、５Ｇなどの高速通信技術、電車やリニアモーターカーなどの鉄道分野などパワー半導体が利用されている様々な分野で有用である。
【符号の説明】
【0058】
１ 被処理物
３ 遮蔽板
５ イオン注入装置
６ ＣＭＰ装置
１０、１２、１４ 半導体材料
１０Ｓ、１２Ｓ、１４Ｓ 表面
２０ 脆化層
２４ 表層
３０ 支持基板
３２ 溝
３４ 配線金属
４０ 接合体
４０ａ、４０ｂ 基板
５０ イオンビーム
５１ イオン源
５２ 引出電極
５３ 質量分離器
５４ 分析スリット
５５ 加速管
５６ 偏向器
５７ Ｑレンズ
５８ 走査器
６０ ヘッド
６１、６６ 回転駆動装置
６２ スラリー
６３ スラリー供給装置
６４ 研磨パッド
６５ 定盤
１００、１００ａ、１０２、１０２ａ、１０４ａ 薄膜基板
３ 遮蔽板
５ イオン注入装置
６ ＣＭＰ装置
１０、１２、１４ 半導体材料
１０Ｓ、１２Ｓ、１４Ｓ 表面
２０ 脆化層
２４ 表層
３０ 支持基板
３２ 溝
３４ 配線金属
４０ 接合体
４０ａ、４０ｂ 基板
５０ イオンビーム
５１ イオン源
５２ 引出電極
５３ 質量分離器
５４ 分析スリット
５５ 加速管
５６ 偏向器
５７ Ｑレンズ
５８ 走査器
６０ ヘッド
６１、６６ 回転駆動装置
６２ スラリー
６３ スラリー供給装置
６４ 研磨パッド
６５ 定盤
１００、１００ａ、１０２、１０２ａ、１０４ａ 薄膜基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
